本技術(shù)涉及量子計(jì)算領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種多比特量子糾纏態(tài)制備方法。

背景技術(shù)：

1、多比特量子糾纏態(tài)是量子計(jì)算中一種重要的資源，在量子算法、量子通信和量子密碼學(xué)等方面有廣泛的引用。相關(guān)技術(shù)中，制備多比特量子糾纏態(tài)不僅是諸多量子算法的前提步驟，也是衡量量子計(jì)算機(jī)性能的重要度量方法。然而，由于量子計(jì)算機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)多比特量子糾纏態(tài)的限制等原因，制備出的多比特量子糾纏態(tài)通常不夠穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種多比特量子糾纏態(tài)制備方法。

2、本技術(shù)實(shí)施方式提供一種多比特量子糾纏態(tài)制備方法，所述方法包括：

3、根據(jù)目標(biāo)量子計(jì)算機(jī)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和起點(diǎn)比特確定候選弧隊(duì)列，所述候選弧隊(duì)列包括多個(gè)候選弧；

4、根據(jù)所述候選弧隊(duì)列和所述物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到每個(gè)所述候選弧的制備成本；

5、根據(jù)所述制備成本確定目標(biāo)候選?。?/p>

6、根據(jù)所述目標(biāo)候選弧得到制備電路，以使所述目標(biāo)量子計(jì)算機(jī)根據(jù)所述制備電路制備所述多比特量子糾纏態(tài)。

7、如此，計(jì)算機(jī)設(shè)備根據(jù)目標(biāo)量子計(jì)算機(jī)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和起點(diǎn)比特確定候選弧隊(duì)列，候選弧隊(duì)列包括多個(gè)候選弧。物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)描述了量子比特如何相互連接，以及它們之間的相互作用如何實(shí)現(xiàn)，根據(jù)確定的起點(diǎn)比特可以從物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中確定候選弧隊(duì)列。接著，計(jì)算機(jī)根據(jù)候選弧隊(duì)列和物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到每個(gè)候選弧的制備成本，制備成本表明了不同候選弧對(duì)應(yīng)的量子比特的噪聲等情況。然后，計(jì)算機(jī)根據(jù)制備成本確定目標(biāo)候選弧，即選擇與目標(biāo)候選弧相對(duì)應(yīng)的噪聲相對(duì)較低、質(zhì)量較優(yōu)的量子比特。最后，計(jì)算機(jī)根據(jù)目標(biāo)候選弧得到制備電路，以使目標(biāo)量子計(jì)算機(jī)根據(jù)制備電路制備多比特量子糾纏態(tài)。這樣，計(jì)算機(jī)通過制備成本選擇目標(biāo)候選弧，以使用與目標(biāo)候選弧相對(duì)應(yīng)的噪聲相對(duì)較低、質(zhì)量較優(yōu)的量子比特構(gòu)建制備電路，減少了制備電路所需的量子門數(shù)量和電路深度，使得通過制備電路制備的多比特量子糾纏態(tài)在實(shí)際應(yīng)用中更加可靠，增強(qiáng)了根據(jù)該多比特量子糾纏態(tài)量子計(jì)算的實(shí)用性和性能。并且能夠通過量子比特之間的連接關(guān)系，自動(dòng)調(diào)整ghz態(tài)的制備電路。

8、在某些實(shí)施方式中，響應(yīng)于用戶輸入確定所述起點(diǎn)比特。

9、如此，計(jì)算機(jī)響應(yīng)于用戶輸入確定起點(diǎn)比特。這樣，用戶可以根據(jù)特定的量子算法需求，指定量子比特作為起點(diǎn)比特，得到不同的制備電路，再得到與每個(gè)制備電路對(duì)應(yīng)的最終制備成本，選取最終制備成本最小作為制備多比特量子糾纏態(tài)的制備電路。

10、在某些實(shí)施方式中，將所述物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的任意量子比特作為所述起點(diǎn)比特。

11、如此，計(jì)算機(jī)將物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的任意量子比特作為起點(diǎn)比特。這樣計(jì)算機(jī)可以選擇物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的任意量子比特作為起點(diǎn)比特得到不同的制備電路，再得到與每個(gè)制備電路對(duì)應(yīng)的最終制備成本，選取最終制備成本最小作為制備多比特量子糾纏態(tài)的制備電路。

12、在某些實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述目標(biāo)量子計(jì)算機(jī)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和起點(diǎn)比特確定候選弧隊(duì)列，包括：

13、將所述制備電路的全部量子比特共同作為所述起點(diǎn)比特；

14、根據(jù)所述物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定所述起點(diǎn)比特的所有出邊；

15、根據(jù)所述出邊確定所述候選弧隊(duì)列。

16、如此，計(jì)算機(jī)將制備電路的全部量子比特共同作為起點(diǎn)比特。接著，計(jì)算機(jī)根據(jù)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定起點(diǎn)比特的所有出邊。最后，計(jì)算機(jī)根據(jù)出邊確定候選弧隊(duì)列。這樣，確定起點(diǎn)比特的所有出邊，并根據(jù)這些出邊確定候選弧隊(duì)列，有助于優(yōu)化量子比特的使用，減少不必要的量子門操作，從而提高制備電路的效率。

17、在某些實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述候選弧隊(duì)列和所述物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到每個(gè)所述候選弧的制備成本，包括：

18、設(shè)置預(yù)期量子比特?cái)?shù)量；

19、在所述候選弧隊(duì)列不為空且所述制備電路中的量子比特?cái)?shù)量小于或等于所述預(yù)期量子比特?cái)?shù)量的情況下，計(jì)算與當(dāng)前候選弧對(duì)應(yīng)的控制非門加入所述制備電路后的當(dāng)前制備深度；

20、根據(jù)所述當(dāng)前制備深度、所述候選弧隊(duì)列和所述物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到所述當(dāng)前候選弧的制備成本。

21、如此，計(jì)算機(jī)設(shè)置預(yù)期量子比特?cái)?shù)量，預(yù)期量子比特?cái)?shù)量由算法的需求和計(jì)算的復(fù)雜度確定。接著，計(jì)算機(jī)在候選弧隊(duì)列不為空且制備電路中的量子比特?cái)?shù)量小于或等于預(yù)期量子比特?cái)?shù)量的情況下，計(jì)算與當(dāng)前候選弧對(duì)應(yīng)的控制非門加入制備電路后的當(dāng)前制備深度。最后，計(jì)算機(jī)根據(jù)當(dāng)前制備深度、候選弧隊(duì)列和物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到當(dāng)前候選弧的制備成本。這樣，計(jì)算機(jī)得到了當(dāng)前制備深度，能夠計(jì)算得到當(dāng)前候選弧的制備成本，制備成本可用于后續(xù)判斷制備電路的優(yōu)劣情況。

22、在某些實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述當(dāng)前制備深度、所述候選弧隊(duì)列和所述物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到所述當(dāng)前候選弧的制備成本，包括：

23、根據(jù)所述當(dāng)前候選弧的當(dāng)前起點(diǎn)比特、所述當(dāng)前候選弧的當(dāng)前終點(diǎn)比特和所述物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中與所述當(dāng)前候選弧對(duì)應(yīng)的物理拓?fù)渥咏Y(jié)構(gòu)獲取當(dāng)前單比特門錯(cuò)誤率、當(dāng)前雙比特門錯(cuò)誤率、當(dāng)前讀取錯(cuò)誤和當(dāng)前弛豫時(shí)間；

24、根據(jù)所述當(dāng)前單比特門錯(cuò)誤率、所述當(dāng)前雙比特門錯(cuò)誤率、所述當(dāng)前讀取錯(cuò)誤、所述當(dāng)前弛豫時(shí)間和所述當(dāng)前制備深度得到所述當(dāng)前候選弧的制備成本。

25、如此，計(jì)算機(jī)根據(jù)當(dāng)前候選弧的當(dāng)前起點(diǎn)比特、當(dāng)前候選弧的當(dāng)前終點(diǎn)比特和物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中與當(dāng)前候選弧對(duì)應(yīng)的物理拓?fù)渥咏Y(jié)構(gòu)獲取當(dāng)前單比特門錯(cuò)誤率、當(dāng)前雙比特門錯(cuò)誤率、當(dāng)前讀取錯(cuò)誤和當(dāng)前弛豫時(shí)間，這些參數(shù)反映了量子比特和量子邏輯門的可靠性。接著，計(jì)算機(jī)根據(jù)當(dāng)前單比特門錯(cuò)誤率、當(dāng)前雙比特門錯(cuò)誤率、當(dāng)前讀取錯(cuò)誤、當(dāng)前弛豫時(shí)間和當(dāng)前制備深度得到當(dāng)前候選弧的制備成本。這樣，綜合評(píng)估得到當(dāng)前候選弧的制備成本，為后續(xù)選取目標(biāo)候選弧提供了重要的制備成本依據(jù)，這個(gè)制備成本考慮了量子比特的可靠性、制備電路的復(fù)雜度和量子操作的保真度。

26、在某些實(shí)施方式中，所述當(dāng)前候選弧的制備成本通過以下公式計(jì)算得到：cost＝wreadoutereadout+wsingleesingle+wdoubleedouble+wdepthd+(1-wtime)t，

27、其中，wreadout為讀取錯(cuò)誤權(quán)重，ereadout為所述當(dāng)前讀取錯(cuò)誤，wsingle為單比特門錯(cuò)誤率權(quán)重，esingle為所述當(dāng)前單比特門錯(cuò)誤率，wdouble為雙比特門錯(cuò)誤率權(quán)重，edouble為所述當(dāng)前雙比特門錯(cuò)誤率，wdepth為當(dāng)前制備深度權(quán)重，d為所述當(dāng)前制備深度，wtime為弛豫時(shí)間權(quán)重，t為所述當(dāng)前弛豫時(shí)間，所述讀取錯(cuò)誤權(quán)重、所述單比特門錯(cuò)誤率權(quán)重、所述雙比特門錯(cuò)誤率權(quán)重、所述當(dāng)前制備深度權(quán)重和所述弛豫時(shí)間權(quán)重均預(yù)先設(shè)定。

28、如此，計(jì)算機(jī)根據(jù)公式cost＝wreadoutereadout+wsingleesingle+wdoubleedouble+wdepthd+(1-wtime)t計(jì)算當(dāng)前候選弧的制備成本，其中，wreadout為讀取錯(cuò)誤權(quán)重，ereadout為當(dāng)前讀取錯(cuò)誤，wsingle為單比特門錯(cuò)誤率權(quán)重，esingle為當(dāng)前單比特門錯(cuò)誤率，wdouble為雙比特門錯(cuò)誤率權(quán)重，edouble為當(dāng)前雙比特門錯(cuò)誤率，wdepth為當(dāng)前制備深度權(quán)重，d為當(dāng)前制備深度，wtime為弛豫時(shí)間權(quán)重，t為當(dāng)前弛豫時(shí)間，讀取錯(cuò)誤權(quán)重、單比特門錯(cuò)誤率權(quán)重、雙比特門錯(cuò)誤率權(quán)重、當(dāng)前制備深度權(quán)重和弛豫時(shí)間權(quán)重均預(yù)先設(shè)定。這樣，計(jì)算機(jī)通過綜合考慮量子比特的可靠性、制備電路的復(fù)雜度和量子操作的保真度獲得制備成本，為后續(xù)選取目標(biāo)候選弧提供了重要的制備成本依據(jù)。

29、在某些實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述制備成本確定目標(biāo)候選弧，包括：

30、將所述制備成本最低的候選弧確定為所述目標(biāo)候選弧。

31、如此，計(jì)算機(jī)將制備成本最低的候選弧確定為目標(biāo)候選弧。這樣，通過確定制備成本最低的候選弧為目標(biāo)候選弧，計(jì)算機(jī)后續(xù)能夠根據(jù)與目標(biāo)候選弧相對(duì)應(yīng)的噪聲相對(duì)較低、質(zhì)量較優(yōu)的量子比特構(gòu)建制備電路，以提高根據(jù)制備電路制備的多比特量子糾纏態(tài)的兼容性和效率。

32、在某些實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述目標(biāo)候選弧得到制備電路，包括：

33、根據(jù)所述物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)加入與所述目標(biāo)候選弧相對(duì)應(yīng)的控制非門，以得到所述制備電路。

34、如此，計(jì)算機(jī)根據(jù)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)加入與目標(biāo)候選弧相對(duì)應(yīng)的控制非門，以得到制備電路。這樣，計(jì)算機(jī)分析物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定目標(biāo)候選弧在物理電路中的具體位置和連接方式，再在對(duì)應(yīng)的制備電路上根據(jù)該具體位置加入與目標(biāo)候選弧相對(duì)應(yīng)的控制非門，這樣的得到制備電路是最優(yōu)的制備電路，符合目標(biāo)量子計(jì)算機(jī)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)具有較高的并行化程度和較淺的電路深度，使得根據(jù)該制備電路制備的多比特量子糾纏態(tài)在實(shí)際應(yīng)用中更加可靠。

35、在某些實(shí)施方式中，所述方法還包括：

36、在根據(jù)所述物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)加入與所述目標(biāo)候選弧相對(duì)應(yīng)的控制非門的情況下，更新所述制備電路的狀態(tài)。

37、如此，在根據(jù)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)加入與目標(biāo)候選弧相對(duì)應(yīng)的控制非門的情況下，計(jì)算機(jī)更新制備電路的狀態(tài)。這樣，通過更新制備電路狀態(tài)，確保了每次選定的目標(biāo)候選弧都是在同一時(shí)間段制備成本最小的。

38、本技術(shù)的實(shí)施方式的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術(shù)的實(shí)施方式的實(shí)踐了解到。